Tabia ya gesi kuyeyushwa katika vimiminika ni eneo la utafiti linalovutia na pana, na ambalo lina jukumu muhimu katika matumizi kutoka kwa utafiti wa dawa hadi uzalishaji wa vinywaji.Katika taaluma ya uhandisi wa kemikali, muda mwingi hutumika wakati wa kozi za uhandisi wa mchakato zinazozingatia sheria na uhusiano unaodhibiti tabia ya mifumo ya kioevu/gesi katika hali tofauti za mazingira.Katika kidokezo hiki cha kiufundi, tunajadili jinsi sheria ya Henry inavyohusiana na uendeshaji wa vitambuzi vya oksijeni vya Ocean Insight.
Sensorer za Oksijeni za Maarifa ya Bahari
Mifumo ya Sensor ya Oksijeni ya NeoFox hutambua shinikizo la kiasi la oksijeni katika mazingira, na hufanya hivyo kupitia njia ya kuhama kwa awamu ya fluorescence.Rangi maalum hupachikwa ndani ya matrix ya sol-gel ya filamu na kupakwa kwenye ncha ya kichunguzi cha nyuzi za macho au kiraka kinachojibana, na taa ya bluu ya LED hutumiwa kusisimua fluorescence ya rangi (Mchoro 1).
Vipengele vya fluorescence hii hufuatiliwa na kigunduzi, na hufanya kama kazi ya oksijeni ya sehemu ya shinikizo na joto.Kwa sababu mfumo unajibu pekee kwa shinikizo la sehemu ya oksijeni, vigezo kadhaa lazima zijulikane kuhusu mfumo wakati wa kubadilisha vitengo vya oksijeni vilivyoyeyushwa.
William Henry alitunga sheria muhimu mwaka wa 1803, ambayo inasema: "Katika hali ya joto isiyobadilika, kiasi cha gesi fulani ambayo huyeyuka katika aina fulani na kiasi cha kioevu kinalingana moja kwa moja na shinikizo la sehemu ya gesi hiyo katika usawa na kioevu hicho. ”
Kimsingi, hii inasema kwamba shinikizo la sehemu ya gesi katika mfumo wa gesi ya awamu mbili / kioevu itasawazisha kwa kiwango sawa katika kila awamu, ambayo ni dhana ya angavu.Hata hivyo, vitengo vya oksijeni vilivyoyeyushwa mara nyingi huripotiwa katika mg/L (au ppm) - thamani ambayo itabadilika kulingana na aina ya kioevu na sifa zake kama vile chumvi, licha ya kuwa na shinikizo la sehemu sawa.Hii inawezaje kuwa?Hii sio angavu, na inahitaji hesabu ya busara kufanya ubadilishaji ufaao.
Kanuni za Uongofu wa Kuhisi Oksijeni
Kupima oksijeni iliyoyeyushwa katika maji ya bahari ni mfano mzuri wa kufafanua sheria ya Henry kwa kuwa ni matumizi ya kawaida ambayo huruhusu dilution mbalimbali za chumvi yake.Kwa 20 °C, maji ya bahari yatasawazisha hewani (oksijeni 20.9%) hadi 7.2 mg/L, wakati maji safi safi yatalingana na 9.1 mg/L ya juu kidogo;kukiwa hakuna chumvi kuna uwezekano zaidi wa kupakia gesi kwenye awamu ya kioevu.Lakini shinikizo mbili za sehemu zinafanana, zinalingana na oksijeni 0.209 ya atm (kwa shinikizo la atm 1).Vihisi oksijeni vya Ocean Insight havingeweza kutofautisha kati ya suluhu hizi mbili;kuripoti kwa usahihi thamani katika mg/L kungehitaji ujuzi wa kila suluhu ya chumvi na halijoto.Tunaweza kuonyesha hili kwa kuangalia viwango mbalimbali vya oksijeni vinavyotolewa kupitia miyeyusho tofauti ya maji ya bahari, na kuona jinsi vichunguzi vya oksijeni vya NeoFox vinavyojibu.
Fungua dhidi ya Mifumo Iliyofungwa
Mfumo wa kitambuzi wa oksijeni wa NeoFox hutumia matrix ya urekebishaji wa pointi nyingi katika safu mbalimbali za shinikizo na halijoto ya oksijeni.Mfumo hutumia matrix hii kusahihisha mabadiliko ya hali ya joto kwenye mfumo.
Katika awamu ya gesi hii ni halali na hata muhimu kwa vipimo sahihi;ikiwa halijoto itaongezeka kwa 10 °C na shinikizo la sehemu ya oksijeni lisaa sawa, mfumo utapata kushuka kwa thamani ya tau (maisha ya fluorescence) lakini pia utagundua delta ya joto na bado kutoa thamani sawa ya shinikizo la sehemu ya oksijeni.
Ikiwa matrix ya urekebishaji wa alama nyingi itatumika katika awamu ya kioevu katika mfumo wazi, ambayo ni huru kusawazisha na mazingira ya awamu ya gesi inayoizunguka, hii pia itakuwa halali kwani ubadilishaji wa sehemu ya shinikizo utafanywa kama ilivyokuwa awamu ya gesi.Pia, ubadilishaji unaofuata wa kitengo cha oksijeni iliyoyeyushwa utarekebisha kulingana na halijoto kwa kuwa oksijeni ya mg/L haina uhuru wa kubadilika na awamu ya gesi iliyo juu yake.Walakini, katika mfumo uliofungwa, mambo sio sawa.Ikiwa ulikuwa na glasi 1 ya maji iliyotiwa muhuri kabisa na kiwango fulani cha oksijeni kisicho karibu na kueneza (tuseme, 2 mg/L), na bila gesi kwenye chombo hata kidogo, mabadiliko ya joto yangesababisha mabadiliko ya uwongo katika vitengo vilivyoripotiwa vya oksijeni vilivyoyeyushwa. .Katika mfumo wetu wazi, halijoto ilipobadilika kioevu kilikuwa huru kubadilishana oksijeni na mazingira, na hesabu ya ubadilishaji ilichangia mabadiliko haya katika mg/L.Walakini, katika mfumo wetu funge - ambao hauwezi kuingiliana na mazingira - mabadiliko ya halijoto pia yanaweza kusababisha hesabu ya ubadilishaji kuripoti mabadiliko katika mg/L, ingawa tunajua bado tuna 2 mg ya oksijeni kwenye chombo chetu cha lita 1. .Urekebishaji rahisi zaidi katika hali hii ni kutoruhusu ubadilishaji wa pili (shinikizo la kiasi hadi mg/L) kuzingatia mabadiliko ya halijoto, na badala yake kuruhusu tu ubadilishaji wa kwanza (tau hadi kiasi cha shinikizo) kufidia halijoto. Mbinu hii , ingawa, hufikiri kwamba mtumiaji anajua thamani halisi ya oksijeni katika mfumo funge katika halijoto fulani ya awali;kwenda katika aina hii ya ubadilishaji wa mfumo-funge bila sahihi
Alama za mwanzo hufanya iwe ngumu sana ikiwa haiwezekani kuhesabu.
Hitimisho
Ocean Insight inaendelea kuboresha jinsi vitambuzi vyetu vya oksijeni huchakata na kuripoti data kwa mtumiaji, ili thamani ziwe halali na sahihi iwezekanavyo.
Rasilimali Muhimu
• Majedwali ya Umumunyifu wa Oksijeni ya Marekani ya Utafiti wa Jiolojia wa Marekani.
• Majedwali ya Utafiti wa Jiolojia ya Marekani ya Maadili ya Kujaza Oksijeni Iliyoyeyushwa.
Muda wa posta: Mar-26-2022